单片机论文格式范文

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1 前言

1.1 概述

时间,对人们来说是非常宝贵的,准确的掌握时间和分配时间对人们来说至关重要。因此自从时钟发明的那刻起,就成为人类的好朋友。随着时间的流逝,科学技术的不断发展和提高,人们对时间计量的精度要求越来越高,应用越来越广。怎样让时钟更好、更方便、更精确的显示时间,这就要求人们不断设计研发出新型的时钟。

高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器,由于电子钟,石英表,石英钟都采用了石英技术,因此走时精度高,稳定性好,使用方便,不需要经常调校[1]。数字式电子钟用集成电路计时时,译码代替机械式传动,用LED显示器代替指针进而显示时间,减小了计时误差,这种表具有时,分,秒显示时间的功能,还可以进行时和分的校对,片选的灵活性好。

时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用,是保证系统正常工作的基础。在单片机的应用系统中,时钟有两个方面的含义:一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号,主要由晶振和外围电路组成,晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢;二是指系统的标准定时时钟,即定时时间,它通常有两种实现方法:一是用软件实现,即用单片机内部的可编程定时器/计数器来实现;二是用专门的时钟芯片实现[2]。

由于51系列单片机的内部具有定时器/计数器的功能,因此采用51系列单片机里的AT89S51和LED数码管为核心,加以必要的电路,来构成了一个单片机电子时钟。

1.2 研究目的

通过利用MCS-51单片机内部的定时器/计数器功能、中断系统功能、以及外围的按键和LED显示器等部件,设计一个基于单片机的电子时钟。设计的电子时钟通过数码管显示,并能通过按键对时间进行设置。

2 单片机概述

2.1 单片机的概念

单片机(MCU)可以定义为:一种把微处理器(CPU)、随机存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、输入/输出(I/O)接口电路、定时器/计数器、串行通信接口及中断系统等部件集成在同一块芯片上的,具有完整功能的微型计算机。这块芯片就是硬件,而软件程序则存放在片内的只读存储器中。

2.2 单片机的发展史和发展趋势

2.2.1 单片机的发展历史

1974年12月,美国着名的仙童(Fairchild)公司推出了世界上第一台单片机F8。该机有两块集成电路芯片组成,具有与众不同的指令系统,结构奇特,深受民用电器和仪器仪表领域的欢迎和重视。从此单片机开始迅速发展,应用范围也在不断扩大,现已成为微型计算机的重要分支。单片机的发展大致经历了外围集成、总线完善、功能集成、全方位发展等技术发展阶段,至今已走过了四代的历程[3]。

(1) 第一代单片机(1974 — 1976)

这是单片机的起步阶段,以Fairchild公司的F8为代表。在这个时期生产的单片机特点是,字长为四位,内部结构简单,制造工艺落后和集成度低。

(2) 第二代单片机(1976 — 1980)

这是单片机的技术成熟阶段。8位单片机已经出现,以Intel公司的MCS-48为代表。该系列的单片机在片内已经集成了8位CPU、并行I/O接口、8位定时器/计数器、RAM和ROM等功能部件,但无串行I/O接口,寻址范围不大于4KB。它性能低、品种少,应用范围也不广。

(3) 第三代单片机(1980 — 1983)

这是8位单片机技术走向成熟的阶段。其技术特点是完善了外部总线,确立了单片机的基本控制功能,以Intel公司的MCS-51为代表。该阶段的单片机均带有串行I/O口,且具有多级中断处理系统,定时器/计数器为16位,片内的RAM和ROM容量相对较大,寻址范围可达64KB。这一代单片机结束了计算机单片机集成的简单形式,真正开创了单片机作为微控制器的发展道路。而这个时期的单片机由于其优良的性价比和极其广泛的应用领域,特别适合我国的国情,故在我国得到广泛的应用。

(4) 第四代单片机(1983 — 至今)

这是8位高性能单片机和16位单片机并行发展的阶段。16位单片机除了CPU为16位以外,片内的RAM和ROM容量进一步增大了。以Intel公司的MCS-96系列为代表,其片内的RAM增加为232B,ROM为8KB,且片内集成有高速I/O部件、多通道10位模/数(A/D)转换器等。

2.2.2 单片机的发展趋势

当前,单片机正朝着高性能和多品种方向发展。预计,单片机将进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方向发展。

2.3 单片机的特点

根据其结构形式和所采用的半导体工艺,单片机具有以下主要特点:

(1) 性价比高。

(2) 集成度高、体积小、可靠性高。由于单片机将各个功能部件集成在一块芯片上,且内部采用总线结构,减少了各个芯片之间的连线,从而大大提高了单片机的可靠性与抗干扰能力。

(3) 控制功能强。单片机中的指令系统中均有极丰富的转移指令、I/O接口的逻辑操作及位处理功能。

(4) 低功耗、低电压,便于生产便携式产品。

(5) 外部总线增加了串行总线方式,进一步缩小了体积,简化了结构。

(6) 单片机的系统扩展和系统配置较典型、规范,易于构成各种规模的应用系统。

2.4 MCS-51单片机的基本结构

2.4.1 MCS-51单片机的基本组成来源:

MCS-51单片机的基本组成如图2.1所示。

图2.1 MCS-51单片机的基本组成

从图2.1中可以看出,MCS-51单片机内部主要包括以下几部分。

(1) 一个8位CPU

MCS-51单片机有一个8位CPU,包括运算器和控制器,并且具有面向控制的处理功能,不仅可以处理字节数据还可以进行位变量的处理,如位处理、查表、状态检测、中断处理等。

(2) 数据RAM和特殊功能寄存器SFR

MCS-51单片机片内具有128B的数据RAM,片外最多可以扩展到64KB。数据RAM用来存储单片机运行期间的工作变量、运算的中间结果、数据暂存和缓冲、标志位等。

(3) 内部程序ROM

MCS-51单片机内部具有4KB的程序ROM,WWW.XUEZHIZHI.COM,片外最多可以扩展到64KB。可以用来存储用户程序。

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